電離輻射的“極速前進”照亮宇宙
年輕的炙熱恒星點亮了早期的宇宙天空,在電離輻射的極速作用下,光芒四射的活躍恒星照亮了太空和天體。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個大量煉造年輕而炙熱恒星的星系,它與宇宙的早期星系相似或有十分相似的恒星產(chǎn)生速率。最早的星系迎來了宇宙天空破曉的時辰。在《科學(xué)》雜志發(fā)表的一項成果為“宇宙進化論”研究提供了線索,最早的“天燈”照亮了宇宙天空、它們是宇宙的光明使者、照亮了宇宙大舞臺的每一個角落和每一個天體,最早的恒星是怎樣誕生的?這是宇宙學(xué)中最重要的問題之一。
約翰·霍普金斯大學(xué)的桑恰伊塔·博薩庫爾博士和同事使用了在哈勃太空望遠鏡上搭載的宇宙起源光譜儀,通過對星系J092+4509光譜信號的檢測,他們發(fā)現(xiàn)了該星系發(fā)出的一陣陣強烈的恒星風(fēng),這種威力無比的電離輻射以恒星風(fēng)的形態(tài)穿透到附近的星際空間。星系J092+4509位于大熊座,距離地球大約30億光年,科學(xué)團隊在一個直徑為300光年的星系中心區(qū)域檢測了非常密集的恒星聚集現(xiàn)象,中心區(qū)恒星的總質(zhì)量相當(dāng)于太陽質(zhì)量的幾十億倍,這些十分年輕的恒星包裹在厚實、稠密的氣體云中,
較冷的氣體分子和灰塵組成了氣體云,它們阻擋了輻射在太空的穿透和逃逸,實際上,恒星風(fēng)的輻射穿透了氣體云層的阻擋,電離態(tài)輻射穿越了氣體云層,進入了附近的星際空間媒介物??茖W(xué)團隊發(fā)現(xiàn),中心區(qū)域的所有恒星聚合成了強大的輻射力,共同產(chǎn)生的巨大威力的恒星風(fēng)超過了每秒1000公里的時速,形成了“雷霆萬鈞”之勢、“勢如破竹”之力,沖破了一切阻攔,電離態(tài)的紫外線輻射穿越到了星際空間,高能光子釋放了“破繭出殼”的巨大力量。

星系J092+4509每年誕生了50顆相當(dāng)于太陽質(zhì)量的恒星,好似一個高產(chǎn)的“恒星夢工廠”,我們的銀河系大約每年誕生1顆恒星,顯然是一個低產(chǎn)的星系。星系J092+4509大約將電離輻射能量的21%擴散到了附近的星際空間??茖W(xué)團隊對星系J092+4509產(chǎn)生了特別的興趣,其中的一個重要原因是高的恒星誕生率和高的輻射能量輸出,星系J092+4509成了重要的參考物,十分有利于科學(xué)家的對比研究。一直以來,天文學(xué)家致力于研究宇宙從所謂的黑暗年代進化到目前的光明年代問題,“再電離”是一個宇宙進化史的重要時期,宇宙處于興起和成型的過程,最早的恒星和星系誕生了,它們對周圍的時空產(chǎn)生了積極影響。宇宙的再電離時期在宇宙學(xué)的研究中占有十分重要的位置,卻得到了人們最少的解釋。
在第一批恒星形成時,宇宙的年齡只有幾億年,第一批恒星產(chǎn)生了極其猛烈的電磁輻射,宇宙星系內(nèi)的所有氣體幾乎都被電離了,強大的恒星輻射終結(jié)了宇宙的黑暗年代,宇宙從此進入星光燦爛的時代,恒星和星系的出現(xiàn)改變了宇宙的存在方式。之所以發(fā)生了宇宙的再電離過程,因為第一批恒星的光子獲得了足夠的能量,它們將氫原子內(nèi)的電子撞出了原子核軌道。宇宙的創(chuàng)世紀開端出現(xiàn)在大約138億年前,在宇宙誕生之后的大約38萬年,隨著宇宙空間的膨脹和物質(zhì)的冷卻,宇宙“粒子羹湯”內(nèi)的質(zhì)子和電子降低了速率,它們聚合成了第一批氫原子。

天文學(xué)家將宇宙誕生后的38萬年稱為宇宙的黑暗年代,第一批恒星和星系在宇宙的黑暗年代點亮了天空,難以計數(shù)的氫原子組成了氣體云,在引力作用下收縮為一團團的星云幾乎都被電離了,星云在收縮中沒有聚合到發(fā)生核聚變的程度。第一批恒星大約出現(xiàn)在宇宙誕生后的4億年,從恒星釋放的電離輻射進入到了星際空間,它們將中性的星際氣體轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跬耆婋x的非中性氣體,電離化的過程持續(xù)了至少5.5億年。
有些科學(xué)家否認在宇宙早期發(fā)生的再電離化過程,科學(xué)團隊的觀測結(jié)果帶來了其它的例證,對比性研究可行而有效,排除了有些科學(xué)家的疑問和顧慮,天文學(xué)家在今后的搜索中將會找到更多類似的例證??梢酝茢嗫茖W(xué)家觀測到了大批恒星聚集的現(xiàn)象,在非常密實、相對狹小的空間區(qū)域,聯(lián)合起來的恒星輻射力十分巨大,有足夠的能量沖出周圍厚重氣體的“繭殼”,在星際空間釋放強烈的電離輻射。
科學(xué)和人文精神點亮了人類歷史的舞臺,2014年的諾貝爾物理學(xué)獎授予了LED光源的發(fā)明,這是科技推動社會進步的一個最新例證??萍歼M步和人文精神解決不了人類面臨的所有問題,然而,解決人類的各種問題離不開科學(xué)力量和人文精神的共同指引。人類面臨了包括環(huán)境和文化方面的危機,諸如:埃博拉病毒和霧霾天氣、毒品和食品安全、生態(tài)污染和糧食缺口、經(jīng)濟腐敗和恐怖威脅等,人類避免不了各種危機的出現(xiàn),科學(xué)和人文是解決人類危機的基本手段。通過危機的解決推動了科學(xué)和人文的融合和發(fā)展。

(2014-10-11)